JP2017104248A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波診断装置において、より簡便に精度の高い胎児計測が実現されるようにする。
【解決手段】胎児４２における計測対象部分（例えば頭部）を横切る基準断面４４が設定され、その基準断面４４の前後に広がる三次元範囲としての探索用スキャン範囲４６が設定される。探索用スキャン範囲４６に対する超音波の送受波により探索用ボリュームデータが取得され、その探索用ボリュームデータに基づいて、計測対象部分の所定断面を含む計測面が探索される。その計測面を含む計測用スキャン範囲が設定され、その計測用スキャン範囲に対する超音波の送受波により計測面データ（例えばＢモード断層画像データ）が取得され、その計測面データに基づいて計測対象部分に対する計測が実行される。
【選択図】図１０

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に、胎児の計測に関する。

通常、妊婦に対して定期的に超音波診断が実施される。超音波診断においては、一般的に、母体内の胎児に対する超音波の送受波により胎児についての超音波画像が取得され、その超音波画像に基づいて各種の計測が実施される。例えば、頭部の断面を表す断層画像を用いて、児頭大横径（ＢＰＤ：Bi-parietal diameter）が計測され、腹部の断面を表す断層画像を用いて、腹囲長（ＡＣ：abdominal circumference）が計測される。

特許文献１には、超音波の送受波により得られたボリュームデータを用いて、ＮＴ（Nuchal Translucency）計測を行う超音波診断装置が開示されている。

特許文献２には、児頭大横径に基づいて三次元の関心領域を設定して三次元画像を形成する超音波診断装置が開示されている。

特開２０１２−８１２５７号公報 特開２００６−２３１０３５号公報

一般的に、計測箇所の断面（計測面）はユーザのマニュアル操作により設定される。胎児の計測に適した計測面をマニュアル操作で設定することは容易ではなく、そのマニュアル操作を行うユーザの負担が増大する。また、その設定に時間がかかる場合がある。さらに、その操作によっては計測値のばらつきが増大し、計測精度が低下する。

本発明の目的は、超音波診断装置において、より簡便に精度の高い胎児計測が実現されるようにすることにある。

本発明に係る超音波診断装置は、母体内の胎児における計測対象部分を横切る基準断面が設定された後に、前記基準断面の前後に広がる三次元範囲として探索用送受波範囲を設定する探索用送受波範囲設定手段と、前記探索用送受波範囲に対する超音波の送受波により得られた探索用データに基づいて、前記計測対象部分の所定断面を含む計測面を探索する計測面探索手段と、前記計測面を含む計測用送受波範囲を設定する計測用送受波範囲設定手段と、前記計測用送受波範囲に対する超音波の送受波により得られた計測面データに基づいて、前記計測対象部分に対する計測を実行する計測手段と、を含むことを特徴とする。

上記の構成においては、基準断面は例えばユーザのマニュアル操作により設定される。探索用送受波範囲に計測対象部分が含まれるように、基準断面をマニュアル操作で設定しておくことにより、その後の動作及び計測が自動的に実行され、速やかに計測結果が得られる。上記の構成によると、基準断面の設定という簡便な操作で半自動的に計測結果が得られるので、ユーザの負担を軽減することが可能となる。探索用送受波範囲に対する超音波の送受波がプレスキャンに相当し、計測用送受波範囲に対する超音波の送受波が本スキャンに相当する。プレスキャンでは、例えば探索用データとしてボリュームデータが取得される。そのボリュームデータに対して例えば楕円近似技術やパターンマッチング等を適用することにより、計測面が探索される。上記の構成によると、プレスキャンに基づいて計測面が特定された上で、その計測面を含む計測用送受波範囲に対して本スキャンが適用されて計測面データが取得される。計測用送受波範囲を特定した上でそこに対して計測用の超音波を送受波することにより、胎児計測の精度を向上させることが可能となる。

望ましくは、前記探索用送受波範囲内における超音波の受信ビーム配列として疎の配列が設定され、前記計測用送受波範囲内における超音波の受信ビーム配列として密の配列が設定される。

上記の構成によると、探索用送受波範囲内における受信ビーム配列として密の配列が設定される場合と比べて、計測時間を短縮することが可能となる。また、計測用送受波範囲内における超音波ビーム配列として疎の配列が設定される場合と比べて、計測の精度を向上させることが可能となる。これにより、計測時間の短縮化と計測精度の向上の両立が可能となる。

望ましくは、超音波診断装置は、前記基準断面の設定後にユーザの計測動作開始指示を受け付ける受付手段を更に含み、前記計測開始指示が受け付けられた場合、前記探索用送受波範囲に対する超音波の送受波をはじめとした一連の動作が実行される。この構成によると、計測動作開始指示という簡便な操作で半自動的に計測結果が得られるので、ユーザの負担を軽減することが可能となる。

望ましくは、前記計測用送受波範囲に対する超音波の送受波においては、前記計測面上に複数の受信焦点が形成される。例えば、パラレル受信技術を適用することにより、複数の受信焦点が形成される。

望ましくは、超音波診断装置は、前記計測対象部分の所定断面を含む関心領域を設定して前記関心領域内の画像を拡大して表示する表示処理手段を更に含む。

本発明によると、より簡便に精度の高い胎児計測を実現することが可能となる。

本発明の実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。 基準断面の一例を示す図である。 探索用スキャン範囲の一例を示す図である。 最適計測面の一例を示す図である。 計測面データとしてのＢモード断層画像の一例を示す図である。 児頭大横径（ＢＰＤ）の計測を説明するための図である。 計測結果を表示する画面の一例を示す図である。 本実施形態に係る超音波診断装置による一連の処理を示すフローチャートである。 最適計測面の探索処理を示すフローチャートである。 基準断面と探索用スキャン範囲の一例を示す図である。 基準画像の一例を示す図である。 基準画像の一例を示す図である。 断面の回転の様子を示す図である。 長軸最短画像の一例を示す図である。 断面の回転の様子を示す図である。 短軸最短断面と最適計測面の一例を示す図である。

図１には、本発明に係る超音波診断装置の実施形態が示されている。図１は、その全体構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は医療分野において用いられ、超音波の送受波により生体内の組織の画像を形成する機能を備えている。

プローブ１０は超音波を送受波する送受波器である。本実施形態においては、プローブ１０は２Ｄアレイ振動子を有している。２Ｄアレイ振動子は、複数の振動素子が二次元的に配列されて形成されたものである。この２Ｄアレイ振動子により超音波ビームが形成され、それが繰り返し電子走査される。これにより、電子走査面毎に生体内に走査面１２が形成される。走査面１２は、二次元エコーデータ取込空間に相当する。また、超音波ビームが二次元的に走査されると、三次元エコーデータ取込空間としての三次元空間１４が形成される。電子走査方式としては、電子セクタ走査、電子リニア走査等が知られている。胎児の超音波診断においては、プローブ１０が母体の腹部表面上に当接され、その状態において超音波の送受波が行われる。

送受信部１６は、送信ビームフォーマ及び受信ビームフォーマとして機能する。送信時において、送受信部１６は、プローブ１０に含まれる複数の振動素子に対して一定の遅延関係をもった複数の送信信号を供給する。これにより、超音波の送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波がプローブ１０により受波され、これによりプローブ１０から送受信部１６へ複数の受信信号が出力される。送受信部１６では、複数の受信信号に対する整相加算処理が適用され、これにより、受信ビームが形成され、そのビームデータが出力される。なお、超音波の送受波において、送信開口合成等の技術が利用されてもよい。

送受信部１６の作用により、超音波ビーム（送信ビーム及び受信ビーム）が電子的に走査され、これにより、走査面が形成される。走査面は複数のビームデータに相当し、それらは受信フレームデータ（ＲＦ信号フレームデータ）を構成する。なお、各ビームデータは深さ方向に並ぶ複数のエコーデータにより構成される。超音波ビームの電子走査を繰り返すことにより、送受信部１６から時間軸上に並ぶ複数の受信フレームデータが出力される。それらは受信フレーム列を構成する。また、送受信部１６の作用により超音波ビームが二次元的に電子走査されると、三次元エコーデータ取込空間が形成され、その三次元エコーデータ取込空間からエコーデータ集合体としてのボリュームデータが取得される。

信号処理部１８は、送受信部１６から出力されるビームデータに対して、検波、対数圧縮、座標変換、等の信号処理を適用するモジュールである。信号処理後のビームデータはＤＳＣ２０に出力される。また、信号処理後のビームデータはメモリ２２に格納されてもよい。もちろん、そのような信号処理が適用されていないビームデータがメモリ２２に格納され、ビームデータの読み出し時に、上記の処理が適用されてもよい。

ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）２０は、座標変換機能及び補間処理機能等を有するモジュールであり、信号処理部１８から出力された受信フレームデータに基づいて、Ｂモード断層画像のデータを形成する。このＢモード断層画像のデータは表示処理部２８に出力される。

メモリ２２は、送受波空間としての三次元空間１４に対応する記憶空間を有している。メモリ２２には、信号処理部１８から出力されたビームデータが格納される。超音波ビームが二次元的に走査された場合、三次元空間１４から取得されたボリュームデータがメモリ２２に記憶される。ボリュームデータは、実際には、複数本のビームデータに対する座標変換及び補間処理により構成されるデータである。もちろん、そのような処理が適用されていないデータがメモリ２２に記憶され、データの読み出し時に、上記の処理が適用されてもよい。また、走査面１２（二次元エコーデータ取込空間）から取得された受信フレームデータがメモリ２２に格納されてもよい。

画像形成部２４は、メモリ２２からデータを読み出し、そのデータに基づいて画像データを形成するモジュールである。その画像データは表示処理部２８に出力される。例えば、画像形成部２４は、メモリ２２からボリュームデータを読み出し、レンダリング条件に従って、ボリュームデータに対してレンダリング処理を適用し、これにより三次元画像を形成する。また、画像形成部２４は、ユーザにより任意に設定された断面に対応するデータをメモリ２２から読み出し、そのデータに基づいて二次元のＢモード断層画像を形成してもよい。なお、画像形成部２４は、ユーザにより指定された任意の数のＢモード断層画像を形成してもよい。

グラフィック画像形成部２６は、制御部３６から供給されるグラフィック作成用のパラメータに従って、Ｂモード断層画像や三次元画像に対してオーバーレイ表示されるグラフィックデータを形成する。グラフィックデータは表示処理部２８に出力される。

表示処理部２８は、Ｂモード断層画像や三次元画像等の画像に対して、必要なグラフィックデータをオーバーレイ処理し、これにより表示画像データを形成するモジュールである。表示画像データは表示部３０に出力され、表示モードに従った表示態様で１又は複数の画像が表示される。例えば、Ｂモード断層画像がリアルタイムで動画像として表示される。表示部３０は、例えば液晶ディスプレイ等の表示デバイスにより構成される。

計測部３２は、胎児の計測を実行するモジュールである。その計測対象部分は、例えば胎児の頭部や腹部等である。計測部３２は、例えば、胎児の頭部の断面を表すＢモード断層画像に基づいて児頭大横径（ＢＰＤ）を計測する。また、計測部３２は、胎児の腹部の断面を表すＢモード断層画像に基づいて腹囲長（ＡＣ）を計測してもよいし、大腿骨の断面を表すＢモード断層画像に基づいて大腿骨長（ＦＬ：Femur Length）を計測してもよい。計測部３２は、画像形成部２４により形成されたＢモード断層画像や三次元画像に基づいて胎児の計測を実行してもよい。計測値を示すデータは表示処理部２８に出力され、表示部３０に表示される。

計測面探索部３４は、探索用データとしての探索用ボリュームデータに基づいて、計測対象部分の断面を含む最適計測面を探索するモジュールである。探索用ボリュームデータは、後述する三次元の探索用スキャン範囲（探索用送受波範囲）に対する超音波の送受波により得られるデータである。最適計測面は、例えば学習機能を用いたパターンマッチングや楕円近似技術を用いて探索される。一例として、ＣＳＰ（Circular Shortest Path）法を用いた楕円近似技術を適用することにより最適計測面が探索される。ＣＳＰ法として、例えば、文献（Circular Shortest Path in Images: Changming Sun, Stefano Pallottino, PATTERN RECOGNITION, VOL.36, NO.3, PP709-719, MARCH 2003.）に記載されている手法を用いることができる。

制御部３６は、超音波診断装置の各部を制御するモジュールである。また、制御部３６は、スキャン範囲設定部３８を含む。

スキャン範囲設定部３８は、超音波が送受波されるスキャン範囲を設定するモジュールである。具体的には、スキャン範囲設定部３８は、計測対象部分に対してそれを横切る基準断面が設定された後に、その基準断面の前後に広がる三次元範囲として探索用スキャン範囲を設定する。基準断面は、ユーザのマニュアル操作により設定される初期断面である。また、スキャン範囲設定部３８は、計測面探索部３４により探索された最適計測面を含む二次元又は三次元範囲としての計測用スキャン範囲（計測用送受波範囲）を設定する。計測用スキャン範囲が設定されると、その計測用スキャン範囲に対して超音波が送受波され、これにより計測面データが得られる。計測面データは例えばＢモード断層画像である。計測部３２は、その計測面データに基づいて計測対象部分に対する計測を実行する。

制御部３６には入力部４０が接続されている。入力部４０は例えば操作パネルにより構成されている。その操作パネルは、例えばスイッチ、トラックボール、キーボード等を含む。ユーザは入力部４０を用いて、各種の数値や任意断面の座標等を入力することができる。

上述した超音波診断装置においてプローブ１０以外の構成は、例えばプロセッサや電子回路等のハードウェア資源を利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、プローブ１０以外の構成は、例えばコンピュータによって実現されてもよい。つまり、コンピュータが備えるＣＰＵやメモリやハードディスク等のハードウェア資源と、ＣＰＵ等の動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により、プローブ１０以外の構成の全部又は一部が実現されてもよい。当該プログラムは、ＣＤやＤＶＤ等の記録媒体を経由して、又は、ネットワーク等の通信経路を経由して、図示しない記憶装置に記憶される。別の例として、プローブ１０以外の構成は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって実現されてもよい。

以下、本実施形態に係る超音波診断装置について詳しく説明する。以下の例では、児頭大横径（ＢＰＤ）を計測するものとする。

図２には、基準断面の一例が示されている。図２には、一例として胎児４２が示されている。基準断面４４は、超音波ビームの送受波により形成された二次元の走査面であって、偏向角度がゼロ度（０度）の位置に形成された走査面である。θ方向は走査面に直交する方向であり、φ方向はθ方向に直交し走査面に平行な方向である。基準断面４４は、偏向角度θ，φがゼロ度の位置に形成された走査面である。例えば、ゼロ度の偏向角度θ，φを持つ走査面を形成する指示を与えるスイッチが入力部４０に設けられており、そのスイッチがユーザにより押下されると、偏向角度θ，φが０度の位置に走査面が形成される。そして、ユーザによりプローブ１０が動かされて、胎児４２の頭部を横切るように基準断面４４が設定される。このとき、基準断面４４におけるＢモード断層画像が形成されて表示部３０に表示される。ユーザはそのＢモード断層画像を観察しながら、基準断面４４が胎児４２の頭部を横切るようにプローブ１０を動かす。

基準断面４４が設定されると、スキャン範囲設定部３８は、その基準断面４４の前後に広がる三次元範囲としての探索用スキャン範囲を設定する。図３には、探索用スキャン範囲の一例が示されている。探索用スキャン範囲４６は、基準断面４４の前後に広がる三次元範囲である。一例として、偏向角度θ＝±３０度以内の範囲に探索用スキャン範囲４６が形成される。また、偏向角度φ＝±３０度以内の範囲に探索用スキャン範囲４６が形成されてもよい。もちろん、これら以外の偏向角度θ，φの範囲内に探索用スキャン範囲４６が形成されてもよい。探索用スキャン範囲４６内に計測対象部分としての胎児４２の頭部が含まれるように、ユーザは基準断面４４を設定する。より具体的には、探索用スキャン範囲４６内に最適計測面の少なくとも一部が含まれるように、ユーザは基準断面４４を設定する。探索用スキャン範囲４６は最適計測面の探索範囲に相当する。探索用スキャン範囲４６から取得された探索用ボリュームデータに基づいて、最適計測面の少なくとも一部が探索されれば、その一部の面を含む計測用スキャン範囲が設定されて児頭大横径（ＢＰＤ）が計測される。それ故、探索用スキャン範囲４６は広範囲である必要はなく、基準断面４４を基準にして所定の偏向角度内に設定されればよい。これによりスキャン範囲が狭まるので、計測時間の短縮化が可能となる。

探索用スキャン範囲４６が設定されると、プレスキャンが実行される。つまり、探索用スキャン範囲４６に対して超音波が送受波されて探索用ボリュームデータが取得される。このとき、受信ビーム配列として疎の配列が設定される。つまり、超音波ビームの走査線密度Ａは低く設定される。その走査線密度Ａは、例えば、後述する計測面データを取得するときの超音波ビームの走査線密度Ｂよりも低く設定される。本実施形態では、θ方向及びφ方向のうちの少なくとも一方において、受信ビーム配列が疎の配列として設定される。探索用スキャン範囲４６内の受信ビーム配列として疎の配列を設定することにより、その受信ビーム配列として密の配列を設定する場合と比べて、プレスキャン時のボリュームレートが向上し、計測時間を短縮することが可能となる。探索用スキャン範囲４６から探索用ボリュームデータが取得されると、計測面探索部３４は、その探索用ボリュームデータに基づいて、計測対象部分（例えば頭部）の断面を含む最適計測面を探索する。

図４には、最適計測面の一例が示されている。最適計測面４８は、胎児の頭部を横断し、児頭大横径（ＢＰＤ）の計測に適した面である。最適計測面４８が特定されると、スキャン範囲設定部３８は、最適計測面４８を含む計測用スキャン範囲を設定する。この計測用スキャン範囲に対して本スキャンが実行される。つまり、計測用スキャン範囲に対して超音波が送受波されて計測面データが取得される。このとき、受信ビーム配列として密の配列が設定される。つまり、超音波ビームの走査線密度Ｂは高く設定される。この走査線密度Ｂは、上述したプレスキャン時の走査線密度Ａよりも高く設定される。本実施形態では、θ方向及びφ方向のうちの少なくとも一方において、受信ビーム配列が密の配列として設定される。一例として、二次元の計測用スキャン範囲が設定され、その計測用スキャン範囲に対して超音波が送受波される。これにより、計測面データとしてのＢモード断層画像が取得される。

本スキャンにおいては、最適計測面４８上に複数の受信焦点が形成されるように超音波の送受波が実行されてもよい。つまり、１つの送信ビーム当たり複数の受信ビームが形成されてもよい。これは、従来のパラレル受信技術を適用することにより実現される。

計測面データが取得されると、計測部３２は、その計測面データに基づいて胎児の頭部の計測を実行する。例えば、Ｂモード断層画像に基づいて児頭大横径（ＢＰＤ）が計測される。その計測値は表示部３０に表示される。

図５には、計測面データとしてのＢモード断層画像の一例が示されている。Ｂモード断層画像５０は、二次元の計測用スキャン範囲に対する超音波の送受波により取得された画像であって、胎児の頭部の断面が拡大表示された画像である。例えば、超音波の送受波により取得された画像に対して、計測対象部分（胎児の頭部）を含む関心領域（ＲＯＩ）が設定され、表示処理部２８は、その関心領域（ＲＯＩ）内の画像（Ｂモード断層画像５０）を表示部３０に拡大表示させる。

計測用データが取得されると、計測部３２は、その計測用データに基づいて胎児の計測を実行する。以下、計測用データとしてのＢモード断層画像５０に基づいて、児頭大横径（ＢＰＤ）を計測する場合について説明する。

まず、計測部３２は、図５中のＢモード断層画像５０上において、頭部像に対して楕円近似処理を適用する。これにより、頭部像に適合する楕円５２が形成される。例えば、Ｂモード断層画像５０の輝度情報を用いることにより頭部像が抽出され、その頭部像に対して楕円近似処理が適用される。

次に、計測部３２は楕円５２の短軸を演算する。図６には、その短軸５４が示されている。計測部３２は、短軸５４と頭部像との交点を求める。例えば、短軸５４の一方端側５６においては、頭部像（頭部の骨の像）の外側境界と短軸５４との交点５８が検出される。短軸５４の他方端側６０においては、頭部像（頭部の骨の像）の内側境界と短軸５４との交点６２が検出される。計測部３２は、交点５８と交点６２との間の長さを計測する。その計測値が児頭大横径（ＢＰＤ）に相当する。計測値（児頭大横径（ＢＰＤ））は表示処理部２８を介して表示部３０に表示される。

図７には、児頭大横径（ＢＰＤ）を表示する画面の一例が示されている。表示部３０の画面６４には、一例として、児頭大横径（ＢＰＤ）の他、Ｂモード断層画像６６、成長曲線グラフ７０及びモデル画像７２が表示されている。

Ｂモード断層画像６６は、二次元の計測スキャン範囲から取得された画像、つまり、最適計測面におけるＢモード断層画像である。例えば、関心領域（ＲＯＩ）内の画像が拡大表示される。Ｂモード断層画像６６を参照することにより、医師や技師等において、探索された最適計測面を含む計測スキャン範囲が、児頭大横径（ＢＰＤ）の計測に適しているか否かを評価することが可能となる。また、Ｂモード断層画像６６上に、児頭大横径（ＢＰＤ）を示す線状のマーカ６８が表示されてもよい。このマーカ６８は、例えばグラフィック画像形成部２６により形成された画像である。このマーカ６８を参照することにより、医師や技師等において、児頭大横径（ＢＰＤ）の計測箇所を確認することが可能となる。

成長曲線グラフ７０は、妊娠の週数に対する児頭大横径（ＢＰＤ）を示すグラフである。成長曲線グラフ７０の横軸は妊娠週数を示し、縦軸は児頭大横径（ＢＰＤ）を示す。成長曲線グラフ７０は例えば統計的なグラフであり、その統計的なグラフ上に、計測された児頭大横径（ＢＰＤ）の値を示すマーカが表示されてもよい。このグラフを参照することにより、医師や技師等において、胎児の成長度合いを判定することが可能となる。

モデル画像７２は、三次元画像であり、一例として、プローブマーカ、胎児像及び最適計測面マーカを含む。モデル画像７２は、例えばグラフィック画像形成部２６により形成された画像である。プローブマーカは、プローブ１０を模式的に表す画像である。胎児像は、実際に撮影された胎児の三次元超音波画像であってもよいし、三次元のモデル画像であってもよい。最適計測面マーカは、探索された最適計測面を表す画像である。例えば、プローブ１０が動かされて、新たな最適計測面が探索されると、その探索計測面を表す最適計測面マーカが表示される。このモデル画像７２を参照することにより、医師や技師等において、胎児と最適計測面との位置関係の把握が容易となる。なお、ユーザにより設定された基準断面を示すマーカ、探索用スキャン範囲を示すマーカ、等が表示されてもよい。

次に、図８を参照して、本実施形態に係る超音波診断装置による一連の処理について説明する。図８には、その処理を示すフローチャートが示されている。

まず、基準断面が設定され、その基準断面におけるＢモード断層画像が表示部３０に表示される（Ｓ０１）。例えば、プローブ１０が母体の腹部表面上に当接され、その状態で超音波の送受波が行われる。ユーザは、Ｂモード断層画像を観察しながらプローブ１０を動かして、胎児の頭部を横切るように基準断面を設定する。このとき、探索用スキャン範囲内に胎児の頭部が含まれるように、ユーザは基準断面を設定する。例えば、図２に示すように基準断面４４が設定される。

基準断面が設定された後、ユーザにより計測開始の指示が与えられた場合（Ｓ０２，Ｙｅｓ）、ステップＳ０３以降の一連の計測処理が開始する。例えば、計測動作開始指示を受け付けるスイッチが入力部４０に設けられており、ユーザがそのスイッチを押下することにより、計測開始の指示が与えられる。計測開始の指示が与えられない場合（Ｓ０２，Ｎｏ）、ステップＳ０３以降の処理は待機状態となる。ユーザにより計測開始の指示が与えられた場合（Ｓ０２，Ｙｅｓ）、スキャン範囲設定部３８は、基準断面の前後に広がる探索用スキャン範囲を設定する（Ｓ０３）。例えば図３に示すように、探索用スキャン範囲４６が設定される。探索用スキャン範囲が設定されるとプレスキャンが実行され、これにより、その探索用スキャン範囲から探索用ボリュームデータが取得される（Ｓ０４）。プレスキャンにおける超音波ビームの走査線密度Ａは相対的に低く設定される。次に、計測面探索部３４は、その探索用ボリュームデータに基づいて、計測対象部分（胎児の頭部）の断面を含む最適計測面を探索する（Ｓ０５）。例えば図４に示すように、最適計測面４８が検出される。次に、スキャン範囲設定部３８は、最適計測面４８を含む計測用スキャン範囲を設定する（Ｓ０６）。計測用スキャン範囲が設定されると本スキャンが実行され、これにより、計測面データとしてのＢモード断層画像が取得される（Ｓ０７）。例えば図５に示すように、計測面データとしてのＢモード断層画像５０が表示部３０に拡大表示される。本スキャンにおける超音波ビームの走査線密度Ｂは相対的に高く設定される。例えば、走査線密度Ｂは走査線密度Ａよりも高く設定される。計測面データとしてのＢモード断層画像が取得されると、計測部３２は、そのＢモード断層画像に基づいて胎児の計測を実行する（Ｓ０８）。例えば、児頭大横径（ＢＰＤ）が計測される。計測結果は、例えば図７に示すように表示部３０に表示される。

以上のように、本実施形態によると、探索用スキャン範囲に計測対象部分（例えば頭部）が含まれるように、基準断面をマニュアル操作で設定しておくことにより、その後の動作及び計測が自動的に実行され、速やかに計測結果が得られる。基準断面の設定という簡単な操作で半自動的に計測結果が得られるので、ユーザの負担を軽減することが可能となる。また、プレスキャンの結果に基づいて計測用スキャン範囲が特定され、そこに対して計測用の超音波を送受波することにより、胎児計測の精度を向上させることが可能となる。

また、プレスキャンにおける走査線密度Ａを相対的に低く設定することにより、プレスキャンに要する時間を短縮することが可能となり、結果として、総計測時間を短縮することが可能となる。また、本スキャンにおける走査線密度Ｂを相対的に高く設定することにより、走査線密度Ｂを相対的に低くする場合と比べて、分解能の高いＢモード断層画像（計測面データ）が取得される。その分解能の高いＢモード断層画像に基づいて胎児計測を実行することにより、計測精度を向上させることが可能となる。本実施形態によると、計測時間の短縮化と計測精度の向上の両立が可能となる。本実施形態に対する比較例として、三次元空間に対して超音波を送受波し、これにより得られボリュームデータに基づいて胎児計測を実行することが考えられる。しかし、相対的に高い走査線密度Ｂに従って超音波ビームを送受波した場合、そのスキャンに要する時間が増大する。これに対処するために、相対的に低い走査線密度Ａに従って超音波ビームを送受波した場合、ボリュームデータの分解能が低下するため、計測精度が低下する。このように比較例においては、計測時間の短縮化と計測精度の向上の両立は困難である。これに対して本実施形態では、プレスキャンと本スキャンを採用し、それぞれのスキャンで走査線密度を変えているので、計測時間の短縮化と計測精度の向上の両立が可能となる。

以下、最適計測面の探索処理（図８中のステップＳ０５の処理）について詳しく説明する。最適計測面の探索方法として、例えば学習機能を用いた画像認識処理や形状マッチング処理（頭部や胴体部では楕円近似技術等）を用いることができる。ここでは、学習機能やマッチング処理の基となる形状データを用いた探索処理について説明する。図９には、その処理の一例を示すフローチャートが示されている。

図１０には、基準断面４４と探索用スキャン範囲４６が示されている。探索用スキャン範囲４６に対してプレスキャンが実行され、これにより、その探索用スキャン範囲から探索用ボリュームデータが取得される。計測面探索部３４は、この探索用ボリュームデータに基づいて最適計測面を探索する。

まず、計測面探索部３４は、基準断面４４上のＢモード断層画像（以下、「基準画像」と称する）に表された頭部像に対して楕円近似技術を適用する（Ｓ１０）。例えばＣＳＰ法が適用される。図１１には、その基準画像７４が示されている。基準画像７４に表された頭部像に対して楕円近似技術を適用することにより、頭部像の形状に適合する楕円７６が形成される。

次に、計測面探索部３４は楕円７６の短軸を求める（Ｓ１１）。図１２には、楕円７６の短軸７８が示されている。

次に、計測面探索部３４は短軸７８を回転軸として断面を回転させる（Ｓ１２）。図１３には、その回転の様子が示されている。基準断面４４は、短軸７８を回転軸として回転させられる。計測面探索部３４は、各回転位置（各回転角度）におけるＢモード断層画像に表された頭部像に対して楕円近似技術を適用する。これにより、個々のＢモード断層画像毎に頭部像に適合する楕円が求められる。計測面探索部３４は、各楕円の長軸の長さを演算し、基準断面４４に近い断面の位置で楕円の長軸が最短となる長軸最短断面８０の位置を検出する（Ｓ１３）。例えば、計測面探索部３４は、基準断面４４の位置を基準として、所定の回転位置（回転角度）内を検出範囲として設定し、その検出範囲内にて長軸最短断面８０の位置を検出する。以下、長軸最短断面８０における画像を「長軸最短画像」と称することとする。

次に、計測面探索部３４は長軸最短画像に表された頭部像に対して楕円近似技術を適用する（Ｓ１４）。例えばＣＳＰ法が適用される。図１４には、その長軸最短画像８２が示されている。長軸最短画像８２に表された頭部像に対して楕円近似技術が適用されることにより、頭部像の形状に適合する楕円８４が形成される。

次に、計測面探索部３４は楕円８４の長軸を求める（Ｓ１５）。図１４には、楕円８４の長軸８６が示されている。

次に、計測面探索部３４は長軸８６を回転軸として断面を回転させる（Ｓ１６）。図１５には、その回転の様子が示されている。長軸最短断面８０は、長軸８６を回転軸として回転させられる。計測面探索部３４は、各回転位置（各回転角度）におけるＢモード断層画像に表された頭部像に対して楕円近似技術を適用する。これにより、個々のＢモード断層画像毎に頭部像に適合する楕円が求められる。計測面探索部３４は、各楕円の短軸の長さを演算し、長軸最短断面８０に近い断面の位置で楕円の短軸が最短となる短軸最短断面８８の位置を検出する（Ｓ１７）。例えば、計測面探索部３４は、長軸最短断面８０の位置を基準として、所定の回転位置（回転角度）内を検出範囲として設定し、その検出範囲内にて短軸最短断面８８の位置を検出する。以下、短軸最短断面８８における画像を「短軸最短画像」と称することとする。なお、ステップＳ１０〜Ｓ１７の処理を複数回繰り返すことにより、その複数回の処理結果の中から最適値（最適な短軸最短断面の位置）を検出してもよい。長軸最短断面８０の探索と短軸最短断面８８の探索は、その順番が逆であってもよい。つまり、短軸最短断面８８を探索した後に長軸最短断面８０を探索してもよい。

次に、計測面探索部３４は、短軸最短断面８８に直交する方向において、参照画像９０に最も近似する画像の位置（断面の位置）を検出する（Ｓ１８）。その画像の位置（断面の位置）が最適計測面の位置に相当する。参照画像９０は、例えば最適計測面における予め形成された画像である。近似画像の探索は、従来の近似画像探索技術を適用することにより実現される。図１６には、短軸最短断面８８と最適計測面９２が示されている。最適計測面９２は、短軸最短断面８８に直交する方向において、参照画像９０に最も近似する画像が形成される断面である。なお、ステップＳ１０〜Ｓ１８の処理を複数回繰り返すことにより、その複数回の処理結果の中から最適値（最適計測面）を検出してもよい。

以上のようにして最適計測面９２が探索されると、計測用スキャン範囲が設定されて本スキャンが実行される。これにより、最適計測面９２から計測面データとしてのＢモード断層画像が取得され、そのＢモード断層画像に基づいて児頭大横径（ＢＰＤ）が計測される。

上記のステップＳ１８の処理の代りに、計測面探索部３４は、短軸最短断面８８をそれに直交する方向に移動させながら頭部像に対して楕円近似技術を適用し、楕円の面積が最大となる断面を検出し、その断面を最適計測面として採用してもよい。

図９に示されている処理は一例であり、例えば学習機能を用いたパターンマッチング等の他の方法により最適計測面が探索されてもよい。例えば、最適計測面における画像を予めデータベースに登録しておき、その画像とのマッチングにより最適計測面を決定してもよい。また、楕円近似技術とパターンマッチングとを併用した方法により最適計測面が決定されてもよい。

上記の例では、胎児の頭部が計測されているが、頭部以外の部分が計測されてもよい。例えば胎児の腹囲長（ＡＣ）を計測する場合、上記と同じ処理により、胎児の胴体像を横切る最適計測面が探索され、その最適計測面におけるＢモード断層画像に基づいて腹囲長（ＡＣ）が計測される。

１０ プローブ、１６ 送受信部、３２ 計測部、３４ 計測面探索部、３６ 制御部、３８ スキャン範囲設定部。

Claims (5)

1. 母体内の胎児における計測対象部分を横切る基準断面が設定された後に、前記基準断面の前後に広がる三次元範囲として探索用送受波範囲を設定する探索用送受波範囲設定手段と、
   前記探索用送受波範囲に対する超音波の送受波により得られた探索用データに基づいて、前記計測対象部分の所定断面を含む計測面を探索する計測面探索手段と、
   前記計測面を含む計測用送受波範囲を設定する計測用送受波範囲設定手段と、
   前記計測用送受波範囲に対する超音波の送受波により得られた計測面データに基づいて、前記計測対象部分に対する計測を実行する計測手段と、
   を含むことを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１に記載の超音波診断装置において、
   前記探索用送受波範囲内における超音波の受信ビーム配列として疎の配列が設定され、
   前記計測用送受波範囲内における超音波の受信ビーム配列として密の配列が設定される、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置において、
   前記基準断面の設定後にユーザの計測動作開始指示を受け付ける受付手段を更に含み、
   前記計測動作開始指示が受け付けられた場合、前記探索用送受波範囲に対する超音波の送受波をはじめとした一連の動作が実行される、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
   前記計測用送受波範囲に対する超音波の送受波においては、前記計測面上に複数の受信焦点が形成される、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
   前記計測対象部分の所定断面を含む関心領域を設定して前記関心領域内の画像を拡大して表示する表示処理手段を更に含む、
   ことを特徴とする超音波診断装置。